Sähköblogi #2 Sähkölaitteistojen lämpökuvaus – Infrapunasäteily

Mitä lämpökuvissa oikeastaan näkyy?

Tervehdys Sähköblogin lukijoille. Ajattelin, että olisi mielenkiintoista vähän avata lämpökuvan kulisseissa vaikuttavia fysiikan lakeja. Mitä lämpökuvissa siis oikeastaan näkyy? Ja mihin perustuu se, että kuvista voi ylipäätään päätellä sähkölaitteistojen kunnosta yhtään mitään?

Kaiken taustalla on lämpökameroiden teknologia, joka vastaanottaa infrapunasäteilyä ja ohjelmiston avulla muodostaa siitä kuvan kameran näytölle. Monissa lämpökameroissa on myös tavallinen digikameran linssi, mutta tavallisella kameran linssillä ei ole mitään tekemistä säteilyä vastaanottavan linssin kanssa. Esimerkiksi oma kamerani Flir e6 xt pystyy muodostamaan kuvia, joissa on päälekkäin lämpökuva ja digikuva.

Infrapunasäteily ja vähän historiaa

Mitä sitten on tämä infrapunasäteily jota lämpökameran linssi havaitsee? Infrapunasäteilyn löysi saksalaissyntyinen ja sittemmin Englantiin muuttanut tiedemies William Herschel. William asetti lasiprisman auringonvaloon, jolloin prisma hajoittaa auringon säteilyn aallonpituuden mukaan spektriksi. Tässä ei ole sinänsä vielä mitään edes tuohon aikaan mullistavaa, mutta Herscell asettikin lämpömittarin jokaisen näkyvän valon spektrin eri värin kohdalle. Hän eteni violetista punaiseen asti ja havaitsi että lämpötila nousi, mitä lähemmäs edettiin punaista. Viimeistä valon spektrissä olevaa osiota. Lopulta hän asetti lämpömittarin aivan punaisen valon viereen, mutta kuitenkin selvästi ulkopuolelle. Sellaiseen kohtaan, jossa ei ollut nähtävissä minkäänlaista väriä. Lämpö mittarissa nousi edelleen ja silloin William huomasi, että punaisen ulkopuolella on edelleen auringon säteilemää valoa. Ihmisen silmä ei vain nää sitä. Tästä siis infapunasäteilyn nimikin johdetaan, punaisesta eteenpäin oleva säteily.

Infrapunasäteily ja sähkömagneettinen spektri

Sähkömagneettisen spektrin aalloonpituus kertoo suoraan säteilyn energiasta. Infrapunasäteilyn aallonpituus on suurempi kuin näkyvän valon mutta pienempi kuin esimerkiksi uv- säteilyn. Infrapunasäteily sisältää siis vähemmän energiaa kuin näkemämme valo. Lähes kaikki lämpösäteily onkin infrapunasäteilyä. Lämpökamera havaitsee siis säteilyä, jossa ei ole vielä tarpeeksi energiaa nähtäväksi paljaalla silmällä. Tämän teknologian avulla voimme siis tehdä tulkintoja havaituista säteily eroista kameran ohjelmiston muodostaman kuvan avulla.

Sähkölaitteistojen lämpökuvauksia tehdessä täytyy ottaa huomioon koko joukko muitakin seikkoja, kuin vain lämpökameran vastaan ottamia säteilyeroja. Tähän kappaileiden eri voimakkuksilla säteilyyn kuitenkin perustuu se, kuinka sähkölaitteistoistakin voidaan havaita riskitekijät ennen kuin ne ehtivät aiheuttaa vakavaa vahinkoa.

Lämpökuvauksiin liittyvä teoria ja etenkin infrapunasäteilyn löytymiseen liittyvät historian faktat ovat mielestäni kiinnostavia. Toki sovelluksia infrapunasäteilyn hyödyntämiselle on monia muitakin kuin vain sähkölaitteistojen lämpökuvaaminen, joka on ollut itselleni verraton apu vikojen havaitsemisessa ja tiedon keräämisessä.